全电飞机

1. 多电飞机的技术特点多电飞机是航空科技发展的一项全新技术，它改变了传统的飞机设计理念，是飞机技术发展的一次革命。

美国从20世纪80年代中到90年代初开始投入了大量的人力和物力，组织开展多电飞机的研究。

该研究涉及发电、配电、电力管理、电防冰、电刹车、电力作动和发动机等多个领域，从航空电力系统的概念出发，优化整个飞机的设计。

与全电飞机略有不同，多电飞机(More Electric Aircraft，MEA）在用电力系统取代液压和气压系统的过程中，采用电动静液作动器来操纵飞行控制舵面。

电动静液作动器实际上是一种分布式的小型电动和电控液压系统，因而可以说，多电飞机方案是全电飞机方案的初级阶段。

随着波音787飞机和空客380飞机的首飞及投入运营，多电飞机已成为现实。

多电飞机的特征是具有大容量的供电系统，并广泛采用电力作动技术，使飞机重量下降，可靠性提高，维护性好，运营成本降低。

多电飞机的主要优势简述如下。

（1）多电飞机使飞机的电气系统体系结构优化影响飞机电气系统体系结构的因素很多，包括飞机的类型（民用或军用运输机、亚声速或超声速飞机、战斗机等）、飞机的体系结构（发动机类型、数量、具体布局）、电气负载总需求及它们之间的互相关联性。

图1.3-1是一种典型的多电民用飞机电气系统体系结构图。

多电飞机技术由于采用电力驱动代替了液压、气压、机械系统和飞机的附件传动机匣，是飞机系统的重大创新，它可以节约飞机的有效空间，优化飞机的空间布局，有利于飞机的总体设计，有效提高了飞机的性能和系统可靠性，使之具有容错和故障后重构的能力。

图1.3-1 多电民用飞机电气系统体系结构图（2）多电飞机简化了飞机的动力系统结构多电飞机中的二次能源只有电能，使整个动力系统设计简化，取消了飞机的附件传动机匣和燃气涡轮起动机，简化了飞机的结构，使飞机结构简单、重量轻、可靠性高、可维修性好、生存能力强、使用维护费用低、地面支援设备少，地面设备和机上接口也得以简化。

270V直流电在多电飞机上应用论文摘要：270VHVDC的应用是多电飞机一个重要的研究方向，其相较于传统的28VDC和115VAC拥有无可比拟的优势。

但目前，270VHVDC 的应用还存在一些问题需要解决，比如配套设备少、元器件型谱不全，尤其是0-20A范围的高压保护器件，国内尚无货架产品可选。

但随着科学技术的发展与进步，电力电子器件的不断发展与完善，飞机设计师的多电/全电飞机梦在不久的将来即将实现。

1 多电飞机全电飞机使用电气系统取代液压、气动和机械系统，以电的方式传输分配所有次级功率。

全电飞机在提高能源利用率、可靠性和维修性方面具有显著的优势，但由于超级蓄电池、电推进等技术难题仍未解决，目前在民用运输飞机领域并不能实现真正的全电飞机。

多电飞机正是传统飞机向全电飞机过度的产物，它不断增加电气系统在飞机功率转换中的比重。

目前先进民用运输飞机正在不断向多电化发展，现代先进的技术也可以支持多电飞机的实现。

美国从上世纪80年代就开始研究多电飞机，在建模仿真、电力作动、远程固态配电、电刹车等方面的研究拥有丰富的经验。

多电飞机即意味着飞机上的电气负载相较于传统飞机有极大的增加。

传统飞机从28V低压直流供电发展至115V宽变频交流电系统后，基本能满足现代飞机的需求。

但交流供电不容易实现不中断供电，并且重量较大、效率较低，不能满足多电飞机上大量机电作动器的需求。

为了优化电源系统重量和效率，可以改变供电体制或者提高供电电压。

270V高压直流电（HVDC）以其高效率、高可靠性和易于实现不中断供电等优势成为多电飞机优先考虑的电能类型。

2 270V高压直流电源的获得目前获得270V高压直流电的方式基本可以划分为两种，一种是将直流发电机直接作为直流电源提供270V直流电，第二种是将交流发电机提供的交流电整流为270V直流电。

2.1 高压直流发电机美国的军用飞机采用了270V高压直流发电系统。

无刷直流发电机由三级式无刷交流发电机与二极管整流桥构成，三级式无刷交流发电机由主发电机、励磁机、副励磁机和旋转整流器组成，三个电机转子与旋转整流器共轴。

飞机电源系统现代飞机战术技术水平在迅速地发展和提高，为了完成复杂的飞行任务并保证飞行安全，需要装配大量先进机载设备。

在飞机上，航空发动机是机械能源，称为一次能源，向机载设备提供的能源称为二次能源。

二次能源主要有液压能、气压能和电能。

由于电能易于输送、分配、变换和控制，绝大部分机载设备采用电能工作。

随着电气技术水平的提高，国外正在研制“全电飞机”，它将用电能全部取代飞机液压能和气压能。

飞机上用来产生电能的设备组合（电源及其调节、控制和保护设备）称为飞机电源系统，电源系统中有主电源、辅助电源、应急电源和二次电源，飞机上用来传输、分配、转换和控制电能的导线和设备按一定方式组合起来，称为飞机配电系统或飞机电网。

飞机电网主要由传输电能的导线和电缆、防止导线和设备受短路或超载危害的保护装置、配电装置、电源、用电设备的控制和转换装置及电源检查仪表等组成。

电源系统与配电系统总称为飞机供电系统。

依靠电能工作的设备称为用电设备，供电系统与用电设备总称为飞机电力系统。

飞机主电源由发电机及其传动、调节、控制、保护装置等组成，向正常飞行的飞机用电设备供电。

主电源不工作时由辅助电源或地面电源供电。

常用的辅助电源是航空蓄电池或辅助动力装置驱动的发电机。

在飞行中主电源一旦发生故障不能正常供电时，由应急电源供电。

常用的应急电源有航空蓄电池和风动涡轮发电机。

二次能源（以下简称次电源）是将主电源一种型式的电能转变为不同电压、不同电流和不同质量电能的设备，以满足不同用电设备对不同形式电能的要求。

电源和混合电源。

混合电源就是同时采用两种主电源。

各种电源与其调节、控制、保护装置及电网一起组成供电系统。

这些供电系统在飞机发展的不同时期都发挥了它们的作用。

同时在使用中也看出了它们的优缺点。

因此，随着飞机的发展各国都在改进和研制较理想的供电系统。

一、低压直流供电系统（一）低压直流供电系统的优点在飞机发明后的半个世纪里，低压直流供电系统一直充当飞机主电源是因为它有突出的优点：1. 容易实现多台发电机与蓄电池的并联供电，保证不中断供电，供电安全可靠。

多电技术趋势下AP U的发展唐力(上海飞机设计研究所动力燃油设计研究室,上海200232)摘要:飞机的舵面、飞控、起落架、仪表等系统由飞机二次能源驱动。

目前随着电子电力技术的进步,一些操纵部件由气动、液压系统改为电力操控系统,使飞机技术的发展趋于多电化。

多电AP U的出现顺应了未来飞机的发展趋势,集成组合动力装置(I PU)是AP U发展的一种形式。

关键词:多电技术;多/全电APU;全电飞机;多电飞机;IP U0引言飞机在飞行中除了要有推动其前进的推力外,还需要襟副翼、升降舵、方向舵、起落架、电气仪表等设备正常作动与显示,这些设备的正常作动与显示需要不同于推力的其他能源形式。

这些形式的能源的原动力之一是辅助动力装置,简称AP U(Aux iliar y Pow er U nit)。

随着能源形式的变化,AP U也随之变化。

1A P U发展背景在传统飞机上,由电力、液压、气压和机械动力组成了飞机的二次能源,由二次能源驱动飞机系统的工作。

用电力系统取代液压、气压和机械动力作为飞机唯一的二次能源,即所有的次级功率系统以电能的形式分配,实现飞机的电气化管理是近年来飞机技术发展的一个特点,具有这样特点的飞机就是全电飞机(AEA,A llE lectric A ircraft),而多电飞机(MEA,M o re E lectric A ircraft)是向全电飞机发展过程中的一个过渡阶段,是用电力系统取代部分次级功率系统的飞机,大多数机载设备和操纵系统都由电能驱动。

采用电能作为飞机唯一的二次能源大大简化了飞机的动力系统结构、优化了飞机功能系统。

取消引气功能,改善了飞机发动机的性能,减少了飞机的能源浪费,提高了飞机的经济性、可靠性、维修性及地面支援能力,使全电/多电飞机具有普通飞机所不能匹及的优势,因而受到航空大国的重视。

各航空大国由此开展了充分的技术研究,研制出多款多电飞机,目前有代表性的机型有空客A380、波音787和F-35,后两机更接近全电飞机。

evtol飞机系统的组成以evtol飞机系统的组成为标题，本文将从以下几个方面介绍evtol 飞机的系统组成。

一、电动垂直起降系统evtol飞机采用电动垂直起降系统，包括电动旋翼/推力矢量控制系统、电动螺旋桨系统和电动推进器系统。

电动旋翼/推力矢量控制系统通过电动机驱动旋翼或推力矢量控制器产生升力和推力，实现垂直起降和悬停。

电动螺旋桨系统通过电动机驱动螺旋桨产生推力，实现飞行。

电动推进器系统通过电动机驱动推进器产生推力，提供前进推力。

二、能源存储系统evtol飞机的能源存储系统包括电池组和燃料电池。

电池组储存电能，为电动系统提供动力。

燃料电池通过氢气反应产生电能，为电动系统提供长时间的持续供电。

三、导航和控制系统evtol飞机的导航和控制系统包括全球定位系统、惯性导航系统、飞行控制计算机和飞行控制面板。

全球定位系统通过卫星信号确定飞机的位置和速度。

惯性导航系统通过加速度计和陀螺仪等传感器测量飞机的姿态和加速度。

飞行控制计算机根据导航和控制系统的信息进行飞行控制计算，控制飞机的姿态和航向。

飞行控制面板提供给飞行员进行飞行控制的接口。

四、飞行安全系统evtol飞机的飞行安全系统包括避障系统、自动驾驶系统和紧急救援系统。

避障系统通过激光雷达、摄像头和红外传感器等感知设备监测周围环境，避免与障碍物发生碰撞。

自动驾驶系统通过飞行控制计算机和导航系统的协同工作，实现自动起降、自动悬停和自动航行等功能。

紧急救援系统通过定位系统和通信设备，向地面救援人员发送飞机的位置和状态信息，以便及时进行救援。

五、载荷系统evtol飞机的载荷系统包括乘客舱、货舱和传感器舱。

乘客舱用于搭载乘客，提供舒适的乘坐空间。

货舱用于运输货物，满足物流需求。

传感器舱安装各种传感器设备，用于获取环境信息和执行特定任务。

六、通信系统evtol飞机的通信系统包括地空通信和空空通信。

地空通信通过地面基站和卫星通信系统与地面指挥中心进行通信，传输飞机的位置、姿态和状态等信息。

民用飞机EHA/EBHA/EMA技术浅谈关键字：民用飞机EHA/EBHA/EMA技术浅谈本文为Word文档，感谢你的关注！【摘要】本文对EHA、EBHA、EMA在民用飞机上的应用，以及EHA、EBHA、EMA的架构、组成、特点进行了论述。

【关键词】EHA；EBHA；EMA0 前言�S着多电技术在民用飞机上的大量应用，以EHA、EBHA、EMA为代表的电动作器在民用飞机上应用越来越广泛，EHA/EBHA在空客A380和A350上的成功应用，EMA在波音787的成功应用。

EHA、EBHA、EMA最主要目的是电能系统部分取代原来的液压驱动部分，实现功率电传作动，从而减少了传统液压系统的重量和全机级的液压管路分布。

1 概念介绍EHA（Electrohydro-static actuation）电静液作动器，在民用飞机领域，EHA作为备份，在正常情况下不工作，仅当在作动器液压源失效的情况下使用。

EBHA（Electric backup hydraulic actuation）电备份液压作动器，EBHA具备两种模式，正常控制由液压驱动完成，备份模式下由电驱动完成。

在民用飞机领域，EBHA作动器在正常的飞行过程中开启工作，由液压驱动。

在失去液压能源的情况下，改用备份模式。

EMA（Electromechanical actuation）机电作动器，采用机电结构，电力作为驱动源，机械结构作为输出。

截止目前，民用飞机领域，仅波音787飞机上有EMA的应用，在787的左右4#及5#扰流板采用了EMA。

2 EHAEHA是电动静液伺服系统，EHA作动器本体由电机、电控单元、液压泵、液压油箱、检测阀、油滤、释放阀、管道和液压作动器组成，采用电机、液压泵一体化结构的集成设计制造。

其中，电机采用无刷直流270V电机，液压泵采用定量泵（Fixed displacement pump），泵完全封闭于液压油箱内，全封闭式的结构有效保证了泵在理想的条件下运行，可提供长久、免维护的使用寿命。

摘要高校电机类课程知识点繁多、应用性强。

该文以航空电机学课程为例，立足立德树人的根本任务，从电机知识体系、教学手段和考核方式三个角度入手，阐述了课程思政的元素设计与具体实施。

通过课程改革可使学生在学习电机专业知识的同时，对社会主义核心价值观有更加深刻的了解，建立民族认同感和责任感，提振民族自信心。

关键词航空电机学；课程思政；教学改革The Design of Ideological and Political Elements for Elec⁃tromechanical Courses in Colleges and Universities:Tak⁃ing “Aviation Electromechanics ”as an Example //QIAN Li,HAO WenjuanAbstract There are many knowledge points in electromechani‐cal courses in colleges and universities,and the courses are highly application-oriented.Taking “Aviation Electromechan‐ics”as an example,based on the training goal of enhancing morality and fostering talents,this paper,starting from such three perspectives as electromechanical knowledge system,teaching methods and assessment methods,expounds the design and realization of ideological and political elements for the course.Through the curriculum reform,students are enabled to have a deeper understanding of the socialist core values while learning the professional knowledge of electromechanics,and to establish national identity,national self-confidence and national responsibility.Key words Aviation Electromechanics;course-based ideologi‐cal and political education;teaching reform1前言电机是实现电能和机械能相互转换的一种电磁装置，在各行各业中都有广泛的应用，其发展水平与国家的经济、安全与发展密切相关。

传统推进系统的燃油效率提升在未来将面临极限，需要探索新的航空推进系统解决方案，以应对气候变化的挑战。

在众多的解决方案中，电推进技术能够提高效率、降低排放和噪声，具有明显的优势。

美国国家航空航天局（NASA）认为，电推进技术是非常有潜力的动力解决方案之一并开展了多项研究，包括纯电/混合电推进技术的多个飞机项目、燃料电池概念探索、电推进技术验证的试验设施的建设等。

混合电推进飞机概念在混合电推进技术领域，NASA先后开展了多个飞机项目，并对其进行了分析和研究。

2008年，NASA提出采用涡轮电分布式推进（TeDP）系统的N3-X飞机概念，对TeDP系统进行了循环分析，对电力部件的质量和效率问题进行了研究，并对噪声和排放进行了评估。

2016年，NASA开始研制带后部边界层推进的单通道涡轮电动飞机（STARC-ABL），其缩比概念机已经在NASA电动飞机试验台（NEAT）上进行了首次地面试验，并且对该飞机的推进系统进行了动态分析。

2017年，NASA提出一种称为采用协同利用方案的并联电-燃气结构（PEGASUS）的支线客机概念，推进系统采用并联混合电推进结构。

2019年，NASA提出带前缘嵌入式分布单通道涡轮电飞机（STARC-LEED）概念，推进系统为TeDP系统，旨在研究分布式混合电推进系统飞机的机翼结构设计，以弥补相比常规飞机机翼额外增加的系统质量，之后采用有限元分析模型，对STARC-LEED概念飞机的两种结构进行研究和分析，以确定与常规结构相比，嵌入式方法是否具有结构质量优势。

NASA的STARC-ABL混合电推进飞机方案纯电推进飞机2016年，NASA在可拓展收敛电力技术作战研究（SCEPTOR）飞行验证项目下，对泰克南（Tecnam）P2006T飞机进行改装，使其采用分布式电推进（EDP）技术，并将该飞机称为SCEPTOR验证机。

SCEPTOR项目分为4个阶段：第一阶段，试验P2006T飞机基本性能，并对分布式电推进系统的机翼（来自于LEAPTech 飞机项目）进行地面试验；第二阶段，P2006T飞机结构（包括机翼）采用试验电力系统和定制巡航电动机进行改装，对电动机、电池及其他相关设备的性能进行试验；第三阶段，采用较薄的大展弦比复合材料机翼替换P2006T飞机的原始机翼，巡航电动机移动至翼尖位置，同时在左右机翼前缘各安装6个升力电动机短舱（无电动机和螺旋桨），试验新型机翼及翼尖推进方案的减阻效果；第四阶段，在12个升力电动机短舱上安装电动机和螺旋桨，试验飞机的低速性能以及分布式电推进系统的升力效果。

航空机电系统综合技术发展摘要：航空科学技术是保障国家安全、推动我国经济发展的动力之一，自2008年以来，民用航空业得到了显著推动与发展，国内的客运流量也明显上升，到目前为止，该领域的客机容量也在不断增加，其中也出现了诸多新见解、新成果、新方法与新技术，与国际先进国家的行业水平相比，我国也正在迎头赶上，而且由于国家发展战略的重视，其前景无比广阔。

关键词：航空机电系统；综合技术；发展引言航空机电综合化控制结构与机电、电子、信息、电脑技术相关，有第一代航空电子系统，接着又在其分立式航空电子控制结构基础上，完成了信息交互，实现了联合式结构的创设，进一步向着数字化方向发展，随着该行业逐渐完成了跨领域的连接与应用，军用飞机的命中率、安全系数全面提升；紧接着第三代、第四代发展速度快，也真正达到了集信息技术、通讯、显示、无线连接等功能的综合应用，以现在的军用、民用飞机来看，性能非常好，据相关数据报道其软件编程中已经可以应用7000亿个编码。

1机电系统综合技术应用现状1.1军用飞机机电系统综合化技术F-22战斗机中应用的燃油热管理系统通过环控系统的液冷热交换器、液压系统热交换器和润滑系统热交换器等，利用燃油作为整机热载荷的热沉，从而实现对机电系统的燃油热管理，减小了系统重量，提高了整个飞机性能。

F-22以综合飞机子系统控制器（IVSC）为顶层、公共设备控制处理器（UCP）为底层，共同构成了机电综合管理系统的两级结构。

IVSC根据飞机总的输入状态，通过UCP向各机电系统发出命令和信息，各机电系统响应IVSC的命令和信息执行动作，但与IVSC无直接的通讯联系；UCP实现对各机电系统的基本控制功能。

F-35战斗机是第一个采用多电技术的战斗机，具有综合化、多电化特征的系统包括分布式供电系统、动力与热管理系统（核心为组合动力包T/EMM）、风扇函道散热器、内置起动发电机、电液作动器（EHA）、电储能器等，其中组合动力包、电液作动器、风扇函道散热器等都是首次应用。